用序列二次规划法设计ICF 靶区光路

 运用序列二次规划法设计了靶区光路。由ICF 柱面靶间接驱动实验对多路激光束排布的要求, 建立靶区数学模型, 用本文设计结果构筑光路排布线框实体。该三维线框以特征线代表60路激光驱动光束实体, 以特征线段的转折点代表240面反射镜的空间位置。     

用于激光核聚变装置的光路自动准直

介绍了用于激光核聚变装置光路自动准直系统，讨论了光束位置探测器，激光器，微机等技术问题。实验结果是自动光轴调整精度为光束直径的±１％。     

强激光远场光束质量参数的测试

 提出漫射红外成像-多点标校测量方法,用于测量强激光远场光束质量参数。在激光远场距离处设置漫反射靶板,用成像探测器摄取经靶面漫射的脉冲强激光光斑图像;在靶面中心处挖小孔,孔后放置能量探测器实时测量激光脉宽和峰值功率。同时对整个激光光斑图像进行能量定标,进而得出远场脉冲强激光的实际空间能量/功率分布、总能量,以及相应的光束质量参数。应用该测量方法,对高能TEA CO₂激光进行测量研究,测得其远场光束截面半径为80.2 mm,发散角为1.55 mrad。     

远场几何光路追踪唯象模型

在激光靶耦合流体模拟程序中,相对于传统几何光路追踪方法,Wigner分布函数光路追踪方法可以描述激光衍射效应;但Wigner分布函数方法需要大量的激光光线来刻画激光能量在相空间的分布,降低了流体计算效率。基于Wigner分布函数方法提出了一个唯象模型,可以用较少的光线刻画宏观特征。该模型将Wigner分布函数分解成坐标空间与相空间两部分函数的乘积,并假定相空间分布函数具有特定的形式。该模型适用于空间相干度较低的实际光束,成功描述了OMEGA激光器光束,并且可以描述经过连续相位板匀滑后的实际光束。     

一种大面积高能激光光束参数的在线测量方法

 提出了一种大面积连续波高能激光光束参数的在线测量方法——环形光刀扫描测量法。该方法采用偏心安装的斜面环形光刀高速扫描反射，光电探测器阵列沿反射光圆周均匀布置探测，使得绝大部分被测激光沿原光路传播，只有少量取样光被反射到探测器阵列上。通过对采集得到的探测器响应信号进行空间映射计算和图像复原，得到激光束的光强分布参数。该方法可用于光束直径数百mm的高能激光光束测量，测量空间分辨率约2 mm，时间分辨率为30~50 ms。     

激光陀螺光路变动分析及其对陀螺性能的影响

分析了腔平移镜这一引起激光陀螺光路变动的主要因素,旨在揭示腔平移镜影响激光陀螺内部光路的机理及其影响的大小。通过分析计算得出,腔平移镜歪扭引起激光陀螺内部光束通过光栏中心位置时产生的横向位移相当于光栏半径10%~20%的变化。通过搭建光路测试系统,验证了腔平移镜歪扭的变化主要造成了激光陀螺内部光束通过光栏中心位置的变化这一结论,分析了这一变化对激光陀螺性能影响的机理。     

正交狭缝扫描式激光光束质量测量方法研究

传统激光光束质量测量方法在CCD相机靶面前激光光路上加装可调衰减模块，对激光光束进行衰减。但该方法受限于CCD相机像元尺寸限制，难以进行高精度测量。为此该文提出了一种滚轮狭缝式激光光束质量评价方法，在测量时采用狭缝滚轮上的扫描狭缝直接扫描被测激光光束，使用InGaAs探测器配合聚焦透镜进行测量。经过与电机同轴的高精度增量式编码器确保采集位置与采集数据同步，扫描频率根据被测激光脉冲频率和光斑的直径范围可进行调整，该方法对光斑空间采样分辨率优于1 μm。实验结果表明，采用该方法测得的激光M2因子数值与被测激光器提供数值一致，测量不确定度小于10%。     

基于CCD测量激光光束质量M~2

设计并搭建了一套基于CCD测量激光光束质量M2的系统。采用CCD测量激光光束在不同位置处的光束直径,通过非线性最小二乘法拟合测量数据获得光束腰斑直径和远场发散角,再通过公式计算得到激光光束质量M~2。利用本系统测量多组数据,并与专业M~2仪所测的数据进行对比,二者一致性较好,表明采用本实验装置测量激光光束质量M~2可以有效地替代M~2仪。     

相干合成子光束一致性检测研究

分析了激光相干合成装置及其光路调整要求,提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理,建立了剪切板干涉物理模型,以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例,数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹,得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系,用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5μrad时,可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化,发散角在大于10μrad时,干涉条纹变化明显。此外,剪切干涉的自干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差,可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。     

在r-z柱坐标系中的三维光路追踪

编制了一个新的三维光路追踪程序，它可计算任意方向的光线通过网格的轨迹，这个程序将更准确地模拟真实的激光光束在柱型腔靶中的三维传播。     

光纤非接触加速度计

介绍一种新型光纤接触加速度。入射激光经长短不同的两光纤，在两个不同的时间对物体同一点的速度取样，由物体返回的光束经偏振光实现长短光路互易成近于等光程干涉，利用外差技术测量多普勒频差得到物的加速度值。     

高性能激光全息防伪标识特性参数测量系统

提出了一种高性能激光全息防伪标识参数的检测方法，利用同一束光在分束器分成的反射光和透射光光强度比例恒定的性质，实时探测衍射方向光强和标识入射光强值，通过一维线性扫描实现激光全息防伪标识衍射效率和信噪比的自动测量。实验数据表明：入射光强测量值相对误差不超过0．29％；衍射效率及信噪比的测量值最大相对误差分别不超过0．81％和2．0％，比第一代检测仪采用的方法测量精度提高近一倍。该方法降低了对光源稳定度的要求，大大降低了激光器的成本，有利于测量仪器的推广。     

Nearly diffraction-limited laser focal spot obtained by use of an optically addressed light valve in an adaptive-optics loop

We demonstrate correction of laser wave-front distortions by use of an adaptive-optical technique based on a light valve. The setup consists of an achromatic and adjustable-sensitivity wave-front sensor and a wave-front corrector relying on an optically addressed liquid-crystal spatial light modulator. Experimental results with strongly aberrated beams focused close to the diffraction limit are presented for the cw regime. Additional experiments with pulses and measurement of damage thresholds show that this approach is relevant for spatial phase correction of ultraintense laser pulses.     

偶氮苯聚合物薄膜光致六角对称微结构

利用前向箭并四波混频光路,在偶氮苯聚合物薄膜表面制作出六角对称的晶体微结构,观察到多个相位共轭波,当三束入射光都处在p偏振态时,在样品表面可得到一维光栅,当三束入射光中有一束在p偏振态,另两束在s偏振态时,在样品表面上得到的是六角对称微结构,这一结果表明,光场强度周期性变化及光场偏振态对晶格微结构的形成非常重要。     

A Fiber Optic Non- Contact Accelerometer

A novel non-contact fiber optic accelerometer is presented. Two laser beams that have passed through two different lengths of feed fibers are launched to the same moving target. The frequency of each beam is Doppler shifted by movement of the target. The frequency shift of the laser beam corresponds to the velocity of the target at the time of launch. The difference in launching time due to the difference in feed fiber lengths samples the velocities of the target at times spaced by the differential arrival times of the laser beams. Two return passes of the reflected light are also made different so that the light passed through the shorter feed fiber is steered to the longer return fiber by means of a combination of A/4 plate and polarization beam splitter (PBS). This arrangement of equalizing the total paths relieved a stringent requirement of the coherency of the laser. Two reflected light beams are mixed and the beat frequency corresponds to the difference in the Doppler shift frequency at two different times of arrival of the launcher. An accelerometer based upon this principle was constructed and its performance was examined using a sinusoidally vibrating hydrophone as a target. Features of such an accelerometer are reduction in the coherency requirements of the light source and simpler amplification of the signal using heterodyne detection.On leave of absence from Department of Optical Engineering, Zhejiang University, HangZhou, China 310027     

超短脉冲激光光束被局域体全息光栅衍射的性质分析

利用二维耦合波理论,分析了超短脉冲激光光束被完全重叠型的局域体全息光栅衍射的时空变化性质,给出了衍射和透射脉冲激光光束沿光栅出射边界的强度时空分布。以LiNbO3晶体为例,数值研究了衍射光脉冲强度沿光栅出射边界的分布和脉冲波形的变化及光栅的总衍射效率受光栅二维尺寸、入射角度、光栅折射率调制度及入射脉冲的脉冲时域半峰全宽等条件的影响而变化的情况。与一维体全息光栅对超短脉冲激光光束衍射的性质,及此光栅对连续光衍射的性质作比较,给出了合理选择光栅参量及入射条件以在光栅出射边界上得到总衍射效率较大且分布较均匀的衍射光脉冲的方法。     

相干模表示的部分相干高斯-谢尔光束的相位-空间积

与传统的相干激光光束的评价不同,对部分相干光束质量进行评价时,不仅要反映其远场发散特性,而且还要能体现光源本身的部分相干性。根据部分相干光的相干模表示法,推导了由部分相干光源所产生光束的相位一空间积Q。与前人在相干光源情形下得到的结论相比,得出的相位一空简积Q不仅包含各个全相干模基元线性组合的贡献,而且还有来自不同的全相干模基元之间相互作用的贡献。     

Laser-driven generation of fast particles

The great progress in high-peak-power laser technology has resulted recently in the production of ps and subps laser pulses of PW powers and relativistic intensities (up to 10²¹ W/cm²) and has laid the basis for the construction of multi-PW lasers generating ultrarelativistic laser intensities (above 10²³ W/cm²). The laser pulses of such extreme parameters make it possible to produce highly collimated beams of electrons or ions of MeV to GeV energies, of short time durations (down to subps) and of enormous currents and current densities, unattainable with conventional accelerators. Such particle beams have a potential to be applied in numerous fields of scientific research as well as in medicine and technology development. This paper is focused on laser-driven generation of fast ion beams and reviews recent progress in this field. The basic concepts and achievements in the generation of intense beams of protons, light ions, and multiply charged heavy ions are presented. Prospects for applications of laser-driven ion beams are briefly discussed.     

外腔延时反馈半导体激光器混沌偏振可调控制方法研究

提出外腔延时反馈半导体激光器混沌偏振可调控制方法,分别建立了垂直正交偏振延时双反馈、同偏振面方向延时双反馈以及任意可调偏振延时双反馈激光动力学物理模型. 通过调节激光器外腔光路中的平面镜和光衰减器可控制一平面偏振反馈光的延时时间及光反馈量,或调节一偏振反馈光的偏振面到另一个偏振反馈光的偏振面方向上或者到任意偏振方向都可进行激光混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到单周期态、多周期态等,还发现该控制可使激光器同时呈现偏振周期振荡、偏振反周期振荡、稳定三种动力学行为等. 关键词： 混沌 控制 激光器 偏振     

Theoretical analysis of the second-harmonic light power in a biaxial crystal

Theoretical analyses are presented on the critically phase-matched second-harmonic generation （SHG） in a biaxial crystal with the focused fundamental Gaussian beams. The dependence of the second-harmonic light power on the phase matching conditions, focused geometries, walk-off effects, and absorptions are discussed in detail. Expressions are presented for calculating the light power of the types I and II SHGs in the biaxial crystal, applied to optimize the blue light generation with the LiB305 crystal. A maximum conversion efficiency of around 37% is obtained with 798-nm laser power of 500 mW.